Pour les intégrateurs de systèmes, les tableautiers, les OEM et les équipes achats à forte orientation technique, une alimentation 12 V DC sur rail DIN constitue une source dédiée pour les contrôleurs embarqués, les PC industriels, les pupitres HMI, les équipements de communication, les caméras et les systèmes de capteurs. Ces charges peuvent être sensibles aux variations de tension et aux perturbations de l’alimentation. Une chute de tension lors du démarrage d’un moteur ou une perturbation transitoire du réseau peut, par exemple, provoquer la réinitialisation d’un équipement sensible ou interrompre une communication, avec un risque d’arrêt de machine.
La gamme d’alimentations TPS 12 V sur rail DIN fournit une tension régulée de 12 V DC pour les applications industrielles en armoire électrique. Le portefeuille associe une entrée AC universelle, une sortie SELV, des fonctions de protection et un montage sur rail DIN dans des boîtiers compacts. Cet article présente la gamme TPS 12 V, du modèle TPS010-GP12V de 10 W au TPS100-GP12V de 100 W, et examine les principaux critères à prendre en compte lors du choix d’une alimentation 12 V dédiée pour un système d’automatisation industrielle.
Pourquoi utiliser une alimentation 12 V dédiée dans une armoire électrique ?
Bien que le 24 V DC soit largement utilisé pour les API, les modules d’E/S, les relais et de nombreux autres équipements de commande industrielle, un nombre important de dispositifs nécessite toujours une alimentation 12 V DC. C’est notamment le cas de certains écrans tactiles industriels, PC embarqués, passerelles de communication, routeurs, caméras de vision industrielle, capteurs et équipements de commande plus anciens.
Une alimentation 12 V sur rail DIN dédiée fournit directement la tension requise à partir de l’alimentation AC, au lieu de générer le 12 V à partir d’un rail 24 V existant via un convertisseur DC-DC supplémentaire. Selon l’architecture du système, cette approche peut simplifier la distribution de l’énergie et permettre une séparation électrique entre les charges 12 V et les autres circuits DC.
L’isolation galvanique entre l’entrée AC et la sortie DC SELV constitue également un point important lors de la conception d’une armoire électrique. Une stratégie adaptée d’isolation et de mise à la terre peut contribuer à limiter les chemins de courant indésirables et à réduire le risque de perturbations liées aux boucles de masse dans les systèmes électroniques sensibles.
Le format compact sur rail DIN facilite en outre l’intégration de l’alimentation à proximité des API, relais, dispositifs de protection, borniers et autres composants de commande.
Pour plus d’informations sur l’installation, consultez le guide TPS consacré à l’installation et au câblage des alimentations sur rail DIN.
Aperçu de la gamme d’alimentations TPS 12 V sur rail DIN
La gamme TPS d’alimentations 12 V sur rail DIN couvre des puissances de sortie de 10 W à 100 W, permettant de sélectionner le modèle en fonction du courant requis par les charges connectées.
Les principaux modèles de la série GP sont :
- TPS010-GP12V : 12 V / 0,83 A
- TPS030-GP12V : 12 V / 2,5 A
- TPS060-GP12V : 12 V / 5 A
- TPS100-GP12V : 12 V / 8,3 A
Pour les applications présentant des besoins temporaires de puissance plus élevés, la gamme DR Plus comprend notamment le TPS100-DR1S12A. Ce modèle de 100 W offre une capacité de puissance de crête pouvant atteindre 170 %. Cette caractéristique peut être pertinente pour les charges qui nécessitent brièvement un courant nettement supérieur pendant le démarrage ou lors d’autres régimes transitoires.
Des informations complémentaires sur cette fonction sont disponibles dans l’article consacré au TPS100 DR Plus avec jusqu’à 170 % de Power Boost.
Les modèles de la série GP associent une entrée AC universelle de 85–264 V AC à une sortie régulée de 12 V DC et à un boîtier métallique compact. Le refroidissement par convection naturelle évite l’utilisation d’un ventilateur interne, ce qui simplifie la conception mécanique et supprime un composant mobile à l’intérieur de l’alimentation.
La gamme complète est disponible dans la catégorie alimentations TPS sur rail DIN.
Performances électriques : plage d’entrée, rendement et régulation
Entrée AC universelle
La plage d’entrée de 85–264 V AC permet d’utiliser la série TPS 12 V sur les principales tensions secteur rencontrées dans différentes régions. Pour les OEM qui développent des machines destinées à plusieurs marchés internationaux, une large plage d’entrée peut également simplifier la standardisation des composants en limitant le recours à des variantes d’alimentation spécifiques à chaque région.
L’alimentation doit toutefois être sélectionnée et installée en tenant compte des exigences du système complet concernant la tension d’entrée, la fréquence, la protection électrique et les conditions environnementales.
Rendement et gestion thermique
Le rendement de l’alimentation a une incidence directe sur la gestion thermique de l’armoire. L’énergie qui n’est pas transmise à la charge est en grande partie dissipée sous forme de chaleur et contribue donc à l’élévation de température à l’intérieur de l’armoire électrique.
Un rendement plus élevé peut ainsi réduire les pertes thermiques et faciliter la conception thermique, en particulier dans les armoires fortement équipées ou les installations fonctionnant en continu.
Régulation de la tension de sortie
Une tension de sortie stable est particulièrement importante pour les charges électroniques sensibles aux variations d’alimentation. Les alimentations TPS 12 V sur rail DIN fournissent une sortie DC régulée, avec une régulation en ligne et en charge généralement spécifiée à ±1 %.
Un potentiomètre de réglage intégré permet d’ajuster finement la tension de sortie lorsque cela est nécessaire. Cette fonction peut notamment servir à compenser les chutes de tension sur des câbles de grande longueur. La tension effectivement mesurée au niveau de la charge doit toutefois rester dans la plage d’entrée admissible de l’équipement alimenté.
Fonctions de protection : surcharge, court-circuit, surtension et surtempérature
Une alimentation industrielle doit présenter un comportement défini en présence de conditions de fonctionnement anormales. Les causes possibles incluent notamment un court-circuit dans le câblage terrain, un courant de charge excessif, un courant de démarrage élevé, une ventilation insuffisante ou une température excessive dans l’armoire.
La série TPS 12 V intègre des fonctions de protection destinées à protéger l’alimentation et à favoriser un comportement contrôlé en cas de défaut.
Protection contre les surcharges
La protection contre les surcharges limite le fonctionnement de l’alimentation lorsque la charge connectée dépasse sa puissance nominale ou le courant de sortie admissible. Elle peut ainsi contribuer à limiter les contraintes électriques et thermiques excessives sur les composants internes.
Protection contre les courts-circuits
La protection contre les courts-circuits fonctionne généralement en mode hiccup. En présence d’un court-circuit, la sortie est interrompue et l’alimentation tente périodiquement de redémarrer. Une fois le défaut supprimé, le fonctionnement normal peut reprendre automatiquement.
Protection contre les surtensions
La protection contre les surtensions constitue une protection supplémentaire contre une tension de sortie anormalement élevée, par exemple à la suite d’un dysfonctionnement de la boucle de régulation. Cette fonction est particulièrement importante pour les charges électroniques présentant une tolérance limitée à la surtension.
Protection contre les surtempératures
La protection contre les surtempératures intervient lorsque la température interne dépasse la plage de fonctionnement autorisée. Une température ambiante excessive, des distances d’installation insuffisantes, une circulation d’air limitée ou une surcharge prolongée peuvent notamment être à l’origine de cette situation.
Ces fonctions de protection doivent être considérées conjointement avec la protection amont, le dimensionnement des conducteurs, la ventilation de l’armoire et les exigences de protection propres aux équipements raccordés.
Intégration mécanique : montage sur rail DIN et câblage
Le montage sur rail DIN selon EN 60715 est largement utilisé dans les armoires industrielles, car il permet d’intégrer différents composants dans un système mécanique standardisé. Les alimentations TPS 12 V utilisent un système de fixation intégré sur rail DIN et peuvent être installées à proximité d’autres composants de commande et de distribution d’énergie.
Leur format compact contribue à limiter l’espace occupé sur le rail DIN, ce qui peut être particulièrement important dans les armoires densément équipées.
La conception du câblage est également déterminante pour l’installation et la maintenance. Des bornes d’entrée et de sortie clairement identifiées facilitent le raccordement, tandis que la séparation physique entre les connexions AC et DC peut contribuer à réduire le risque d’erreur de câblage.
Lorsqu’un modèle dispose de plusieurs bornes de sortie DC, plusieurs conducteurs peuvent être raccordés sans qu’il soit nécessaire d’ajouter immédiatement un bornier de distribution séparé à côté de l’alimentation. La pertinence de cette configuration dépend notamment du nombre de charges, de la section des conducteurs, de la répartition du courant, du concept de protection et des exigences de câblage applicables.
Pour des recommandations complémentaires, consultez le guide d’installation et de câblage des alimentations sur rail DIN.
Sécurité et compatibilité électromagnétique
La sécurité électrique et la compatibilité électromagnétique constituent des critères essentiels lors de l’intégration d’une alimentation dans un équipement ou une installation industrielle.
La sortie de l’alimentation TPS 12 V sur rail DIN est classée Safety Extra-Low Voltage (SELV) conformément à l’IEC 61140. Le principe SELV assure une séparation électrique vis-à-vis des tensions dangereuses et est couramment utilisé pour les circuits de commande basse tension et les systèmes électroniques.
Les alimentations TPS sont conçues et testées conformément à la norme IEC 62368-1. Les performances CEM sont spécifiées en référence à EN 55032 Classe B / CISPR 32 pour les émissions conduites et rayonnées, ainsi qu’aux essais d’immunité pertinents de la série IEC 61000-4-x.
Pour les équipements, machines ou systèmes mis sur le marché européen, les exigences réglementaires applicables doivent être respectées. Selon le produit concerné, cela peut notamment inclure les dispositions pertinentes de la directive basse tension 2014/35/UE et de la directive CEM 2014/30/UE.
La documentation de conformité au niveau du composant peut aider l’intégrateur lors de la constitution de la documentation technique et de l’évaluation de conformité. Toutefois, l’utilisation d’une alimentation conforme ne suffit pas à elle seule à démontrer la conformité de la machine complète ou de l’ensemble de l’armoire électrique.
Applications : systèmes embarqués, HMI, caméras et capteurs
Une alimentation 12 V dédiée sur rail DIN peut être utilisée pour différents types de charges dans les systèmes d’automatisation industrielle :
- Contrôleurs embarqués et passerelles : les PC industriels, convertisseurs de protocoles, modules de communication et passerelles IoT peuvent nécessiter une alimentation régulée de 12 V DC. Une alimentation dédiée peut fournir une source isolée et séparée des autres rails de tension de commande.
- Interfaces homme-machine (HMI) : pour les HMI et terminaux opérateur alimentés en 12 V DC, la tension doit rester dans la plage spécifiée aussi bien en régime permanent qu’en présence de charges transitoires.
- Capteurs de vision et caméras industrielles : les équipements de vision industrielle peuvent imposer des exigences élevées en matière de qualité d’alimentation. Lors de la sélection de l’alimentation et du dimensionnement du câblage, il convient donc de prendre en compte la stabilité de la tension, le courant disponible, la chute de tension, l’ondulation résiduelle et le bruit, ainsi que le comportement lors de charges transitoires.
- Capteurs et équipements de communication : certains réseaux de capteurs, routeurs, modems et autres appareils de communication fonctionnent en 12 V DC et peuvent être alimentés par une alimentation centralisée sur rail DIN lorsque le profil de charge et l’architecture de câblage le permettent.
- Équipements existants et installations anciennes : certaines machines existantes intègrent des API, modules d’E/S, PC industriels ou autres équipements conçus pour une alimentation 12 V. Une alimentation sur rail DIN peut constituer une solution de remplacement lorsque ses caractéristiques électriques, mécaniques, environnementales et de sécurité correspondent aux exigences du système existant.
Checklist RFQ pour une alimentation 12 V sur rail DIN
Lors d’une demande de prix ou de la spécification d’une alimentation 12 V sur rail DIN, les informations suivantes doivent être fournies lorsqu’elles sont pertinentes pour l’application :
- Besoin en puissance : courant DC continu total ou puissance requise, y compris une marge de dimensionnement appropriée et les éventuelles charges futures.
- Besoin en puissance de crête : amplitude et durée des courants de démarrage, d’appel ou des demandes transitoires.
- Série souhaitée : série GP ou série DR Plus lorsqu’une capacité temporaire de puissance de crête est nécessaire.
- Alimentation d’entrée : tension AC nominale, fréquence et plage de tension d’entrée attendue.
- Conditions environnementales : température ambiante, température dans l’armoire, ventilation, humidité, vibrations et autres conditions de fonctionnement pertinentes.
- Contraintes mécaniques : espace disponible sur le rail DIN et configuration de câblage prévue.
- Exigences de conformité : exigences applicables en matière de sécurité, de CEM, d’accès au marché ou spécifications particulières du client.
- Quantités et planning : volumes pour prototypes, préséries et production série ainsi que les dates de livraison souhaitées.
- Documentation : fiches techniques, déclarations, rapports d’essais ou autres documents techniques requis.
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Questions fréquentes
Une alimentation TPS 12 V sur rail DIN peut-elle être utilisée dans un système qui dispose également d’un rail 24 V ?
Oui. Une armoire industrielle peut comporter des rails d’alimentation distincts en 24 V et en 12 V. Le 24 V peut par exemple alimenter les API, modules d’E/S et autres composants de commande, tandis que le 12 V alimente les équipements spécifiquement conçus pour cette tension. L’architecture appropriée dépend notamment du profil de charge, du concept de mise à la terre, des exigences d’isolation, de l’espace disponible dans l’armoire et de la conception globale du système.
Quels sont les avantages d’un boîtier métallique ?
Un boîtier métallique peut favoriser la dissipation thermique, le blindage CEM et la protection mécanique. Son adéquation à un environnement industriel donné doit toutefois être évaluée en tenant compte de la plage de température spécifiée, des conditions d’installation, de l’indice de protection de l’armoire environnante et des autres contraintes environnementales.
La tension de sortie est-elle réglable ?
Oui. Les modèles TPS 12 V équipés d’un potentiomètre intégré permettent d’ajuster finement la tension de sortie dans la plage de réglage spécifiée. Cette fonction peut notamment être utilisée pour compenser les chutes de tension dans le câblage. La tension mesurée au niveau de la charge doit néanmoins rester dans la plage admissible de l’équipement connecté.
Le TPS100-DR1S12A prend-il en charge une puissance de crête temporaire ?
Oui. La série DR Plus offre une capacité de puissance de crête pouvant atteindre 170 % pour des besoins de courte durée. Cette caractéristique peut être utile pour les équipements présentant un courant de démarrage ou d’appel élevé. Le niveau de puissance de crête autorisé et sa durée doivent être vérifiés dans la fiche technique du produit concerné en fonction du profil de charge réel.
Où trouver les spécifications techniques complètes ?
Les caractéristiques électriques, mécaniques, environnementales et les informations de conformité propres à chaque produit sont disponibles dans la gamme d’alimentations TPS sur rail DIN. Pour sélectionner un modèle pour une application donnée, il convient de consulter la fiche technique correspondante.
